《2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题25 化学平衡常数 化学反应进行的方向》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题25 化学平衡常数 化学反应进行的方向（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题 25 化学平衡常数 化学反应进行的方向 学习任务 1 化学平衡常数及相关计算 一 化学平衡常数 1 概念 在一定温度下 当一个可逆反应达到化学平衡时 生成物浓度幂之积与反应物浓度幂 之积的比值是一个常数 称为化学平衡常数 用符号 K 表示 2 表达式 对于反应 mA g nB g pC g qD g K 固体和纯液体的浓度视为 cp C cq D cm A cn B 常数 通常不计入平衡常数表达式中 例如 1 C s H2O g CO g H2 g 的平衡常数表达式 K c CO c H2 c H2O 2 Fe3 aq 3H2O l Fe OH 3 s 3H aq 的平衡常数表达式 K
2、c3 H c Fe3 在利用多个方程式求算 K 时 要注意 K 与焓变 H 的区别 方程式相加减 焓变相加 减 平衡常数相乘除 方程式乘以某个系数 x 焓变也需乘以该系数 平衡常数变为原来 的 x 次方 例如 写出下列反应的平衡常数的表达式 并归纳 K1 K2与 K3 K4 K5与 K6之间的 关系 C s H2O g CO g H2 g K1 H1 CO g H2O g CO2 g H2 g K2 H2 C s 2H2O g CO2 g 2H2 g K3 H3 N2 g 3H2 g 2NH3 g K4 H4 2NH3 g N2 g 3H2 g K5 H5 NH3 g N2 g H2 g K6
3、 H6 1 2 3 2 分析 反应 的平衡常数表达式分别为 K1 K2 K3 反应 反应 反应 则 c CO c H2 c H2O c CO2 c H2 c CO c H2O c CO2 c2 H2 c2 H2O K3 K1 K2 注意 焓变 H3 H1 H2 反应 的平衡常数表达式分别为 K4 K5 K6 则 K5与 K4 K6之间的关系为 K5 c2 NH3 c N2 c3 H2 c N2 c3 H2 c2 NH3 c 1 2 N2 c 3 2 H2 c NH3 K 注意 焓变 H5 H4 2 H6 1 K42 6 3 意义及影响因素 1 K 值越大 反应物的转化率越大 正反应进行的程度越
4、大 当 K 105时 该反应进行 基本完全 2 K 只受温度影响 与反应物或生成物的浓度变化无关 3 化学平衡常数指的是某一具体反应的平衡常数 4 应用 1 判断可逆反应进行的程度 一般来说 一定温度下的一个具体的可逆反应 K 值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反成物浓度反应物转化率 越大越大越大越小越高 越小越小越小越大越低 2 判断反应是否达到平衡或平衡移动的方向 对于化学反应 aA g bB g cC g dD g 的任意状态 浓度商 Qc cc C cd D ca A cb B QcK 反应向逆反应方向进行 3 判断反应的热效应 若升高温度 K 值增大 则正反应为吸热反应 若升高
5、温度 K 值减小 则正反应为 放热反应 4 计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下 同一反应的平衡常数不变 计算反应物或生成物的浓度 转化率等 二 有关化学平衡常数的计算 1 一个模式 三段式 如 mA g nB g pC g qD g 令 A B 起始物质的量浓度分别为 a mol L 1 b mol L 1 达到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为 mx mol L 1 mA g nB g pC g qD g c始 mol L 1 a b 0 0 c变 mol L 1 mx nx px qx c平 mol L 1 a mx b nx px qx 则 K px p qx q a mx m b n
6、x n 2 明确三个量的关系 1 三个量 起始量 变化量 平衡量 2 关系 对于同一反应物 起始量 变化量 平衡量 对于同一生成物 起始量 变化量 平衡量 各物质的变化量之比等于化学计量数之比 3 掌握四个公式 1 反应物的转化率 100 100 n 转化 n 起始 c 转化 c 起始 2 生成物的产率 实际产量 指生成物 占理论产量的百分数 一般来讲 转化率越大 原料利用率越高 产率越大 产率 100 实际产量 理论产量 3 平衡时混合物中各组分的百分含量 100 平衡量 平衡时各物质的总量 4 某组分的体积分数 100 某组分的物质的量 混合气体总的物质的量 1 判断正误 正确的打 错误的
7、打 1 平衡常数表达式中 可以是物质的任一浓度 2 催化剂能改变化学反应速率 也能改变平衡常数 3 平衡常数发生变化 化学平衡不一定发生移动 4 化学平衡发生移动 平衡常数不一定发生变化 5 平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度 6 化学平衡常数只受温度的影响 升高温度 化学平衡常数的变化取决于该反应的反 应热 7 对于一个可逆反应 化学计量数不同 化学平衡常数的表达式及数值也不同 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 教材改编题 已知反应 A g 3B g 3C g 在一定温度下达到平衡 该反应的平衡 常数表达式为 若各物质的平衡浓度分别为 c A 2 0 mol L 1 c B 2
8、0 mol L 1 c C 1 0 mol L 1 则 K 答案 K 0 062 5 c3 C c A c3 B 3 易错题 将固体 NH4I 置于密闭容器中 在一定温度下发生下列反应 NH4I s NH3 g HI g 2HI g H2 g I2 g 达到平衡时 c H2 0 5 mol L 1 c HI 4 mol L 1 则此温度下反应 的平衡常数为 答案 20 第 3 题是一道比较经典的易错题 极易错填成 25 原因是将 式生成的 c HI 5 mol L 1代入公式中进行求算 而未代入平衡时 HI 的浓度 4 mol L 1 计算平衡常数时 应严格按照平衡常数的定义进行求算 代入的一
9、定是物质的平衡浓度 4 按要求回答下列问题 对于 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 kJ mol 1 在相同体积的甲 乙两密闭容 器中 恒温条件下 甲容器中充入 1 mol N2 3 mol H2 乙容器中充入 2 mol NH3 达到平 衡时 1 甲容器中 N2的转化率 填 等于 大于 或 小于 H2的转化率 2 甲容器中 N2的转化率与乙容器中 NH3的分解率之和为 3 甲容器中释放的热量与乙容器中吸收的热量之和为 答案 1 等于 2 1 3 92 kJ 化学平衡常数及其影响因素 变化观念与平衡思想 1 2020 西安铁一中学质检 O3是一种很好的消毒剂 具有高效 洁净 方便
10、经济 等优点 O3可溶于水 在水中易分解 产生的 O 为游离氧原子 有很强的杀菌消毒能力 常温常压下发生的反应如下 反应 O3 O2 O H 0 平衡常数为 K1 反应 O O3 2O2 H 0 平衡常数为 K2 总反应 2O3 3O2 HT1 从图像的纵坐标分析可得温度降低 平衡向正反应 方向移动 则正反应为放热反应 错误 D 项 处于 A 点的反应体系从 T1变到 T2的过程 中 平衡向逆反应方向移动 则 c H2 增大 而 c CH3OH 减小 达到平衡时增 c H2 c CH3OH 大 正确 3 在一个体积为 2 L 的真空密闭容器中加入 0 5 mol CaCO3 发生反应 CaCO
11、3 s CaO s CO2 g 测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如图所示 图中 A 表示 CO2的平衡浓度与温度的关系曲线 B 表示不同温度下 反应经过相同时间时 CO2的 物质的量浓度的变化曲线 请按要求回答下列问题 1 该反应正反应为 填 吸 或 放 热反应 温度为 T5时 该反应耗时 40 s 达到平衡 此温度下 该反应的平衡常数为 2 如果该反应的平衡常数 K 变大 该反应 填字母 a 平衡一定向逆反应方向移动 b 在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c 平衡一定向正反应方向移动 d 在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 3 请说明随温度的升高 曲线 B 向曲线 A 逼近的原因
12、 4 保持温度 体积不变 充入 CO2气体 则再次平衡后 CaCO3的质量 CaO 的质量 CO2的浓度 填 增大 减小 或 不变 解析 1 T5时 c CO2 0 20 mol L 1 K c CO2 0 20 2 K 增大 平衡向正反应方向移动 正反应速率大于逆反应速率 4 温度 体积不变 充入 CO2 平衡左移 CaCO3的质量增大 CaO 的质量减小 由 于温度不变 K 不变 所以 c CO2 不变 答案 1 吸 0 20 2 bc 3 随着温度的升高 反应速率加快 达到平衡所需要的时间变短 4 增大 减小 不变 化学平衡常数的应用及计算 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知 4 化
13、学平衡常数的应用 2020 合肥高三模拟 在体积为 1 L 的密闭容器中 进行如下 化学反应 CO2 g H2 g CO g H2O g 化学平衡常数 K 与温度 T 的关系如下表 T 7008008501 0001 200 K0 60 91 01 72 6 回答下列问题 1 升高温度 化学平衡向 填 正反应 或 逆反应 方向移动 2 若某温度下 平衡浓度符合下列关系 c CO2 c H2 c CO c H2O 此时的温度为 在此温度下 若该容器中含有 1 mol CO2 1 2 mol H2 0 75 mol CO 1 5 mol H2O 则此时反应所处的状态为 填 向正反应方向进行 向逆反
14、应方 向进行 或 平衡状态 解析 1 由表格数据可知 随着温度升高 平衡常数增大 说明化学平衡向正反应方 向移动 2 由 c CO2 c H2 c CO c H2O 计算出 K 1 0 即此时温度为 850 因为体 积为 1 L 所以此温度下 0 937 5S l S s 3 熵变 生成物的总熵 反应物的总熵 三 化学反应进行的方向 1 判据 2 一般规律 1 H0 的反应任何温度下都能自发进行 2 H 0 S 0 的反应任何温度下都不能自发进行 3 H 和 S 的作用相反 且相差不大时 温度对反应的方向起决定性作用 当 H 0 S0 S 0 时 高温下反应能自发进行 对于一个特定的气相反应
15、熵变的大小取决于反应前后气体物质化学计量数大小 判断正误 正确的打 错误的打 1 2017 高考江苏卷 反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g 的 H0 2 某吸热反应能自发进行 因此该反应是熵增反应 3 2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 在常温下能自发进行 则该反应的 H 0 4 吸热且熵增加的反应 当温度升高时 反应一定能自发进行 5 10 的水结冰 可用熵变的判据来解释其自发性 答案 1 2 3 4 5 1 反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响 2 化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势 并不能 说明在该条件下反应一定能实际发生 还要
16、考虑化学反应的快慢问题 化学反应进行的方向 证据推理与模型认知 1 双选 2020 聊城高三模拟 下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是 A 非自发反应就是不可能发生的反应 自发反应就是能较快进行的反应 B 高温高压下可以使石墨转化为金刚石 是自发的化学反应 C 由焓判据和熵判据组合而成的复合判据 将更适合于所有的过程 D 反应 NH3 g HCl g NH4Cl s 在低温下能自发进行 说明该反应的 H0 该反应是非自发进行的化学反应 错误 C 项 焓判据和熵判据组合而成的复合判据 G H T S 若 G0 反应不能自发进行 正确 D 项 反应 NH3 g HCl g NH4Cl s 在低温 下能自发进行 G H T S 0 从方程式知 T S 0 说明 H 0 正确 2 下列说法不正确的是 A H0 的反应在任何温度下都能自发进行 B NH4HCO3 s NH3 g H2O g CO2 g H 185 57 kJ mol 1能自发进行 原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关 因此焓变或熵变均可以单独作为反应自 发性的判据 D 在
